热木星全球环流模型中辐射方案的精度测试
地球与行星天体物理
2014-05-08 v2
摘要
辐射传输在全球环流模型 (GCMs) 中的处理对于正确描述地球和系外行星的大气动力学过程至关重要。双通量近似和相关 k 方法是目前应用于地球和热木星 GCM 辐射方案中的最先进近似方法，旨在促进通量和加热率的快速计算。这些方法的准确性已在类地条件下得到广泛测试，但文献中缺乏对其在类热木星条件下适用性的验证。我们正在调整英国气象局 GCM（统一模型 UM）用于热木星研究，并在本工作中展示了基于双通量近似和相关 k 方法的 Edwards-Slingo 辐射方案的调整。我们讨论了从高温线表计算吸收系数的问题，并强调了压力展宽线宽的巨大不确定性。我们将使用调整后的方案获得的通量和加热率与忽略散射效应的更精确的离散 ordinate (DO) 逐行 (LbL) 计算进行了比较。我们发现，在大多数情况下，当每个波段使用约 10 个 k 系数且扩散因子 D = 1.66 时，加热率和通量的误差均保持在 10% 以下。双通量近似和相关 k 方法都对总误差有不可忽略的贡献。我们还发现，使用波段平均吸收系数（此前曾用于热木星的辐射流体动力学模拟）可能会产生约 100% 的误差，因此应谨慎使用。
引用
@article{arxiv.1402.0814,
title = {Accuracy tests of radiation schemes used in hot Jupiter global circulation models},
author = {David Skålid Amundsen and Isabelle Baraffe and Pascal Tremblin and James Manners and Wolfgang Hayek and N. J. Mayne and David M. Acreman},
journal= {arXiv preprint arXiv:1402.0814},
year = {2014}
}
备注
Accepted for publication in Astronomy & Astrophysics. 16 pages, 17 figures, 11 tables